STM3 DMA相關(guān)概念及原理介紹資料下載

第一次接觸DMA是在學(xué)校學(xué)習(xí)ARM9裸板程序的時(shí)候，想起來都時(shí)隔快2年了。現(xiàn)在來看看STM32平臺(tái)的DMA，一樣，在標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫的支持下，STM32的DMA編程十分簡(jiǎn)單，但是既是學(xué)習(xí)，那還是花點(diǎn)時(shí)間看看DMA的相關(guān)概念及原理的了解下。 1. DMA簡(jiǎn)介 DMA是Direct Memory Access的簡(jiǎn)稱，是直接存儲(chǔ)器訪問的意思。DMA是STM32單片機(jī)的外設(shè)之一，主要功能是用來搬移數(shù)據(jù)的。通過DMA搬移數(shù)據(jù)不需要CPU直接參與控制，也不需要中斷處理方式那樣保留現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，CPU可以干其他事情。 無使用DMA的數(shù)據(jù)傳輸： 使用DMA后的數(shù)據(jù)傳輸： DMA數(shù)據(jù)傳輸支持從外設(shè)到存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器到外設(shè)、存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器(這里所講的存儲(chǔ)器可以是SRAM，也可以是FLASH)。DMA控制器包含了DMA1控制器和DMA2控制器，分別由7和5個(gè)通道作為數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè)通道專門用來管理來自一個(gè)或者多個(gè)外設(shè)對(duì)存儲(chǔ)器訪問的請(qǐng)求，還有一個(gè)仲裁器用于協(xié)調(diào)各個(gè)外設(shè)對(duì)DMA傳輸請(qǐng)求的優(yōu)先權(quán)。注意，DMA2只存在于大容量或互聯(lián)型的STM32單片機(jī)中。 2. DMA功能框圖 2.1 STM32外設(shè)對(duì)DMA的請(qǐng)求及通道 請(qǐng)求及通道對(duì)應(yīng)圖中的標(biāo)號(hào)1和標(biāo)號(hào)2：STM32外設(shè)想要通過DMA來傳輸數(shù)據(jù)，需先給DMA控制器發(fā)送DMA請(qǐng)求，控制器在收到外設(shè)的DMA請(qǐng)求之后會(huì)給外設(shè)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，外設(shè)應(yīng)答且DMA控制器收到外設(shè)的應(yīng)答后，DMA啟動(dòng)傳輸，直至傳輸完畢。 為什么需要發(fā)出請(qǐng)求，應(yīng)答和接收應(yīng)答這幾個(gè)繁瑣的步驟？由圖中藍(lán)色框框可以看出，DMA傳輸和CPU是共用系統(tǒng)總線的，要啟動(dòng)DMA傳輸?shù)那疤崾窍到y(tǒng)總線是空閑的，換句話說是CPU沒有占用系統(tǒng)總線，所以啟動(dòng)DMA傳輸前需要以上幾個(gè)應(yīng)答機(jī)制，其最底層是DMA控制器和CPU正為系統(tǒng)總線作出協(xié)調(diào)。DMA1有7個(gè)通道，DMA2有5個(gè)通道，不同的外設(shè)請(qǐng)求要通過對(duì)應(yīng)的DMA通道發(fā)給DMA控制器。將不同的外設(shè)請(qǐng)求傳輸至對(duì)應(yīng)的通道，這個(gè)是我們?cè)谲浖幊躺显O(shè)置的。 DMA1開放的通道及對(duì)應(yīng)請(qǐng)求： DMA2開放的通道及對(duì)應(yīng)請(qǐng)求： 雖然每個(gè)通道可以接收多個(gè)外設(shè)的請(qǐng)求，但是同一時(shí)間內(nèi)只能接收一個(gè)。 2.2 仲裁器 仲裁器對(duì)應(yīng)圖中的標(biāo)號(hào)3：當(dāng)DMA控制器的多個(gè)通道發(fā)生DMA請(qǐng)求時(shí)，就需要仲裁器管理響應(yīng)處理的順序。仲裁器通過軟件和硬件來管理DMA請(qǐng)求：軟件指的是我們寫的代碼，在DMA_CCRx(x指通道號(hào))寄存器中設(shè)置，有4個(gè)等級(jí)，非常高(DMA_Priority_VeryHigh)、高(DMA_Priority_High)、中(DMA_Priority_Medium)和低(DMA_Priority_Low)。硬件則是指若有兩個(gè)或以上的DMA通道請(qǐng)求設(shè)置的優(yōu)先級(jí)一樣，則它們的響應(yīng)順序取決于通道編號(hào)，編號(hào)低者優(yōu)先級(jí)高，在有DMA2的STM32中，DMA1控制器擁的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)高于DMA2。 2.3 配置DMA控制器 配置DMA控制器，無非就是下圖這幾個(gè)寄存器： 前面說到，DMA數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制并不需要CPU的參與，但是DMA控制器要正常工作，數(shù)據(jù)要正確傳輸，需有三個(gè)必要條件：源地址、目的地址和數(shù)據(jù)大小，對(duì)于數(shù)據(jù)分批傳輸?shù)那闆r，數(shù)據(jù)大小這個(gè)條件還包含每次傳輸?shù)拇笮〖皢挝弧? (1)源地址和目的地址 DMA的傳輸數(shù)據(jù)的方向有三個(gè)：從外設(shè)到存儲(chǔ)器、從存儲(chǔ)器到外設(shè)、從存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器。DMA_CCR的BIT[4]DIR就是用于配置數(shù)據(jù)傳輸方向的： 取值為0表從外設(shè)到存儲(chǔ)器，取值為1表從存儲(chǔ)器到外設(shè)。外設(shè)地址在DMA_CPAR寄存器配置，存儲(chǔ)器地址在DMA_CMAR寄存器配置。 (2)傳輸數(shù)據(jù)的大小及單位 以串口向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)為例(存儲(chǔ)器->外設(shè)方向)，開發(fā)板軟件可以一次性給電腦發(fā)送大量數(shù)據(jù)，具體多少在DMA_CNDTR配置： DMA_CNDTR低16位有效，一次最多只能傳輸65535個(gè)數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)要正確傳輸，源、目標(biāo)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)寬度必須一致。串口數(shù)據(jù)寄存器是8位的，也就是外設(shè)數(shù)據(jù)寬度設(shè)置寄存器DMA_CCRx的BIT[9:8]PSIZE取值為0: 存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)寬度設(shè)置寄存器DMA_CCRx的BIT[11:10]MSIZE取值也為0： DMA傳輸數(shù)據(jù)，還需要設(shè)置源地址上的數(shù)據(jù)發(fā)送指針和目的地址數(shù)據(jù)存放指針的增量模式。開發(fā)板串口向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)，假設(shè)要發(fā)送的數(shù)據(jù)很多，那么存儲(chǔ)器(源地址)上數(shù)據(jù)發(fā)送指針每次發(fā)送完畢需要加1，而串口數(shù)據(jù)寄存器則不需要，因?yàn)樵摷拇嫫髦挥幸粋€(gè)，數(shù)據(jù)寄存器上的數(shù)據(jù)傳送到電腦后被清空了(就算不清空，數(shù)據(jù)直接覆蓋也沒關(guān)系)。外設(shè)的地址指針增量模式由DMA_CCRx的PINC配置，存儲(chǔ)器的地址指針則由MINC配置。 (3)傳輸結(jié)束 DMA中斷狀態(tài)寄存器DMA_ISR可以設(shè)置每個(gè)DMA通道傳輸過半、傳輸完成和傳輸錯(cuò)誤示產(chǎn)生對(duì)應(yīng)標(biāo)志， 在DMA_CCRx位1、2、3可以設(shè)置發(fā)生傳輸過半、傳輸完成和傳輸錯(cuò)誤時(shí)產(chǎn)生中斷： 另外補(bǔ)充一點(diǎn)，位0用于使能DMA傳輸 傳輸完成分兩種模式：一次傳輸和循環(huán)傳輸，一次傳輸指?jìng)鬏斠淮魏缶屯Ｖ梗賯鬏斝枰P(guān)閉DMA使能后重新配置后才能繼續(xù)傳輸。循環(huán)傳輸則是一次傳輸完成后又恢復(fù)第一次傳輸時(shí)的配置循環(huán)傳輸，如此循環(huán)。設(shè)置位在DMA_CCRx寄存器的CIRC。 3. DMA功能模塊描述結(jié)構(gòu)體 標(biāo)準(zhǔn)庫的一貫風(fēng)格，在stm32f10x_dma.h文件中定于可DMA_InitTypeDef初始化結(jié)構(gòu)體，DMA_Init()函數(shù)定義在stm32f10x_dma.c中。 (1)DMA_PeripheralBaseAddr：外設(shè)地址，若是存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式，此成員設(shè)置為其中一個(gè)存儲(chǔ)器的地址，否則設(shè)置為外設(shè)的地址。 (2)DMA_MemoryBaseAddr：存儲(chǔ)器地址，一般設(shè)置為程序中存放數(shù)據(jù)的容器(數(shù)組)的首地址。